Pomiary charakterystyki prądowo-napięciowej nanostruktur: błąd systematyczny spowodowany pojemnościami sond

• Autorzy: Wawrzyniak M.

Warianty tytułu

FR

I-V measurements of nanostructures: probe capacitance-dependent systematic error

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowanie oscyloskopu cyfrowego w pomiarach charakterystyki prądowo-napięciowej nanostruktur umożliwia pomiar charakterystyk w czasie < 1 µs. Przy tak krótkim czasie pomiarów w obwodzie pomiarowym, który ma charakter obwodu RC uwidaczniają się stany przejściowe. W artykule dokonano analizy wpływu pojemności sond oscyloskopu na mierzone sygnały i wyznaczaną charakterystykę prądowo-napięciową. Zaproponowano model, na podstawie którego wyprowadzono zależności teoretyczne umożliwiające określenie błędu systematycznego, przedstawionej metody pomiaru charakterystyki prądowo-napięciowej, spowodowanego wpływem pojemności sond. Ujawniony błąd systematyczny powodują nieliniowość charakterystyki prądowo-napięciowej, jej przesuwanie w odniesieniu do początku układu współrzędnych oraz rozciąganie zakresu, dla którego jest ona mierzona.

EN

A digital oscilloscope used in I-V measurements of nanostructures, allows a reduction of measurement time to <1 µs. Such short measurement time, however, involves a sensible effect of transition states occurring in an experimental setup representing an RC circuit. We analyze the effect of probe capacitance on the signal reading and on the resulting I-V curves, and derive theoretical formulae for the probe capacitance-dependent systematic error on the basis of a model proposed for the discussed measurement method. The systematic error is evidenced by nonlinearity of the obtained current-voltage curve, its shift with respect to the origin of the coordinate system, and an extension of the measurement range.

Słowa kluczowe

PL

nanostruktury; kwantowanie przewodności; pomiary przewodności elektrycznej; charakterystyka prądowo-napięciowa

EN

nanostructures; conductance quantization; electrical conductance measurements; I-V curves

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 49, nr 5
• Strony: 37--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wawrzyniak M.

• Politechnika Poznańska, Wydział Elektroniki i Telekomunikacji

Bibliografia

• [1] Agrait N., Rodrigo J. G., Vieira S.: Conductance steps and quantization in atomic-size contacts. Phys. Rev. B, vol. 47, 1993, pp. 12345-12348.
• [2] Pascual J. I., Mendez J., Gómez-Herrero J., Baró A. M., Garcia N., Thien Binh V.: Quantum contact in gold nanostructures by scanning tunneling microscopy. Phys. Rev. Lett, vol. 71, 1993, pp. 1852-1855.
• [3] Muller C. J., Van Ruitenbeek J. M., De Jongh L. J.: Experimental observation of the transition from weak link to tunnel junction. Physica C, vol. 191, 1992, pp. 485-504.
• [4] Krans J. M., Muller C. J., Yanson I. K., Govaert Th. C. M., Hesper R., Van Ruitenbeek J. M.: One-atom point contacts. Phys. Rev. B, vol. 48, 1993, pp. 14721-14724.
• [5] Hansen K., Laegsgaard E., Stensgaard I., Besenbacher R: Ouantized conductance in relays. Phys. Rev. B, vol. 56, 1997, pp. 2208-2220.
• [6] Costa-Kramer J. L., Garcia N., Garcia-Mochales P., Serena P. A., Marques M. I., Correia A.: Conductance quantization in nanowires formed between micro and macroscopic metallic electrodes. Phys. Rev. B, vol. 55, 1997, pp. 5416-5424.
• [7] Oshima Y, Mouri K., Hirayama H., Takayanagi K.: Development of a miniature STM holder for study of electronic conductance of metal nanowires in UHV-TEM. Surf. Sci. vol. 531, 2003, pp. 209-216.
• [8] Hansen K., Nielsen S. K., Lasgsgaard E., Stensgaard I., Besenbacher F.: Fast and accurate current-voltage curves of metallic quantum point contacts. Rev. Sci. Instrum. vol. 71, 2000, pp. 1793-1803.
• [9] Hansen K., Nielsen S. K., Bradbyge M., Laegsgaard E., Stensgaard I., Besenbacher R.: Current-voltage curves of gold quantum point contacts revisited. Appl. Phys. Lett. vol. 77, 2000, pp. 708-710.
• [10] Yoshida M., Oshima Y, Takayanagi K.: Nonlinear current-voltage curves of gold quantum point contacts. Appl. Phys. Lett., vol. 87, 2005, pp. 103104-1-3.
• [11] Wawrzyniak M.: System pomiarowy do wyznaczania charakterystyk prądowo-napięciowych nanodrutów. Elektronika, nr 5/2006, ss. 39-41.
• [12] Wawrzyniak M.: Pomiary charakterystyki prądowo-napięciowej nanodrutów. PAK vol. 53, nr 9bis, 2007, ss. 89-92.
• [13] Wawrzyniak M.: Probe capacitance-dependent systematic error in I-V measurements of nanowires: analysis and correction. Metrology and Measurement Systems, vol. 14, 2007, pp. 391-408.